Recolección de microalgas mejorada mediante sonicación
Las microalgas son ricas en lípidos, proteínas y micronutrientes, lo que las convierte en una valiosa fuente de nutrientes. Dada la resistencia estructural de las paredes celulares de las algas y la necesidad de extraer posteriormente los compuestos intracelulares –especialmente los lípidos y los micronutrientes–, se requiere una tecnología no térmica y de alta eficiencia. Con sus sonicadores, Hielscher ofrece una solución de procesamiento superior que facilita y mejora dos etapas esenciales del proceso: la concentración de biomasa y la ruptura celular.
Sonicador UIP1000hdT para el procesamiento de algas
Un sonicador – Dos etapas en el procesamiento de algas
- Recolección no destructiva de algas
Sin afectar a la viabilidad ni dañar la integridad de la típica estructura multicelular en espiral de Arthrospira platensis. La vibración ultrasónica suave y la cavitación provocan el colapso de las vesículas de gas del interior de las células de Arthrospira platensis, lo que permite que sedimenten las células que, de otro modo, permanecerían a flote. Esto facilita la concentración de la biomasa de algas. - Ruptura celular para la extracción (lípidos, proteínas, compuestos bioactivos)
En la segunda etapa del proceso, la extracción, se utiliza una sonicación intensa para romper la estructura celular de Arthrospira platensis y liberar compuestos intracelulares como lípidos, proteínas y compuestos bioactivos.
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Recolección de algas mejorada mediante ultrasonidos
En el estudio de Lecina et al. (2015), se sometieron cultivos de la cianobacteria Arthrospira fusiformis (también Arthrospira platensis) a una sonicación no destructiva, que facilitó significativamente la sedimentación y la recuperación de biomasa. Al aplicar campos ultrasónicos de baja intensidad (≤0,5 W/mL), los investigadores indujeron una floculación reversible sin comprometer la viabilidad ni la morfología celular –un requisito para las aplicaciones que requieren biomoléculas intactas o células viables para su posterior cultivo–.
Con el «tratamiento de sonicación no destructiva, estas microalgas pueden sedimentarse fácilmente, lo que permite concentrar la biomasa por un factor de aproximadamente 30 y alcanzar rendimientos de recuperación de alrededor del 80-85%.» (Lecina et al., 2015)
Extractor ultrasónico UIP2000hdT con reactor de acero inoxidable para la extracción comercial de lípidos, proteínas y compuestos bioactivos de algas.
Sonicadores de alto rendimiento para la recolección y extracción de algas
Los sonicadores Hielscher son procesadores ultrasónicos avanzados y de alto rendimiento, diseñados para aplicaciones tanto de laboratorio como a escala industrial, por lo que resultan ideales para los procesos de recolección y extracción de algas. En la fase de recolección, los sistemas Hielscher permiten aplicar una sonicación precisa de baja intensidad para favorecer la agregación y sedimentación celular sin dañar la integridad de las células. Posteriormente, su capacidad para trabajar a alta intensidad permite una ruptura celular controlada que facilita la liberación eficiente de lípidos, pigmentos y micronutrientes intracelulares. Con amplitudes ajustables, modo de ciclos, modos de funcionamiento continuo y un diseño robusto, los sonicadores Hielscher permiten un bioprocesamiento escalable y energéticamente eficiente –lo que los convierte en una herramienta clave en las biorrefinerías modernas de algas–.
- alta eficiencia
- tecnología de vanguardia
- fiabilidad y robustez
- control del proceso preciso y ajustable
- por lotes y en línea
- para cualquier volumen
- software inteligente
- funciones inteligentes (p. ej., programación, registro de datos, control remoto)
- manejo fácil y seguro
- mantenimiento reducido
- CIP (limpieza in situ)
Diseño, fabricación y asesoramiento – Calidad hecha en Alemania
Los sonicadores Hielscher son reconocidos por sus máximos estándares de calidad y diseño. Su robustez y facilidad de manejo permiten integrar nuestros sonicadores sin dificultades en instalaciones industriales. Los sonicadores Hielscher afrontan con facilidad condiciones adversas y entornos exigentes.
Hielscher Ultrasonics es una empresa con certificación ISO que presta especial atención a los sonicadores de alto rendimiento con tecnología de vanguardia y facilidad de uso. Por supuesto, los sonicadores Hielscher cumplen la normativa CE y los requisitos de UL, CSA y RoHs.
La tabla siguiente ofrece una orientación sobre la capacidad aproximada de procesamiento de nuestros sonicadores:
| Volumen por lote | Caudal | Equipos recomendados |
|---|---|---|
| 1 a 500 mL | 10 a 200 mL/min | UP100H |
| 10 a 2000 mL | 20 a 400 mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 a 20 L | 0,2 a 4 L/min | UIP2000hdT |
| 10 a 100 L | 2 a 10 L/min | UIP4000hdT |
| 15 a 150 L | 3 a 15 L/min | UIP6000hdT |
| n.a. | 10 a 100 L/min | UIP16000hdT |
| n.a. | mayor | conjunto de UIP16000hdT |
Hielscher Ultrasonics fabrica homogeneizadores ultrasónicos de alto rendimiento para aplicaciones de mezcla, dispersión, emulsificación y extracción a escala de laboratorio, piloto e industrial.
Bibliografía / Referencias
- Martí Lecina, Jordi Prat, Carlos J. Paredes, Jordi J. Cairó (2025): Non-disruptive sonication of A. fusiformis (A. platensis) cultures facilitates its harvesting. Algal Research, Volume 7, 2015. 1-4.
- Zhou, Jianjun; Min Wang, Francisco J. Barba, Zhenzhou Zhu, Nabil Grimi (2023):
A combined ultrasound + membrane ultrafiltration (USN-UF) process for enhancing saccharides separation from Spirulina (Arthrospira platensis). Innovative Food Science & Emerging Technologies, Volume 85, 2023. - Vernès, Léa; Vian, Maryline; Maâtaoui, Mohamed; Tao, Yang; Bornard, Isabelle; Chemat, Farid (2019): Application of ultrasound for green extraction of proteins from spirulina. Mechanism, optimization, modeling, and industrial prospects. Ultrasonics Sonochemistry, 54, 2017.
Preguntas frecuentes
¿Cómo se induce la sedimentación de las células?
La sedimentación de las células se induce principalmente mediante el colapso de las vesículas de gas intracelulares, que altera la regulación de la flotabilidad. Esto aumenta la densidad celular y hace que las células se hundan y salgan de la zona fótica, especialmente en organismos planctónicos como las cianobacterias.
¿Qué son las vacuolas de gas en las células?
Las vacuolas de gas son estructuras delimitadas por proteínas y llenas de gas que se encuentran en procariotas acuáticos, incluidas las cianobacterias. Permiten controlar la flotabilidad y ajustar la posición vertical de las células en la columna de agua para optimizar el acceso a la luz y los nutrientes.
¿Qué son las cianobacterias?
Las cianobacterias son procariotas fotosintéticos que producen oxígeno y se encuentran habitualmente en ambientes de agua dulce y marinos. Desempeñan funciones clave en la fijación del nitrógeno y la producción primaria, y pueden formar floraciones algales nocivas en condiciones eutróficas.
¿Qué es Arthrospira fusiformis?
Arthrospira fusiformis es una cianobacteria filamentosa y planctónica conocida por su morfología en espiral. Prolifera en lagos alcalinos ricos en carbonatos y constituye un componente principal de la dieta de los flamencos. Comercialmente, se cultiva como «Spirulina» por su elevado contenido en proteínas y nutrientes.
¿Cómo afecta la sonicación a las algas?
El tratamiento ultrasónico rompe las células de las algas mediante cavitación, lo que provoca daños en las membranas, el colapso de las vesículas de gas y una alteración de la fotosíntesis. En cianobacterias como Microcystis aeruginosa, la susceptibilidad a la sonicación aumenta tras la división celular, probablemente debido a vulnerabilidades estructurales en la fase final del periodo de luz del ciclo diurno.
Hielscher Ultrasonics fabrica homogeneizadores ultrasónicos de alto rendimiento desde escala de laboratorio hasta escala industrial.